EP2561212A1 - Hochdruckpumpe - Google Patents

Hochdruckpumpe

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Publication number
EP2561212A1
EP2561212A1 EP11713254A EP11713254A EP2561212A1 EP 2561212 A1 EP2561212 A1 EP 2561212A1 EP 11713254 A EP11713254 A EP 11713254A EP 11713254 A EP11713254 A EP 11713254A EP 2561212 A1 EP2561212 A1 EP 2561212A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rounding
pump
pressure pump
mouth region
fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11713254A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Friedrich Boecking
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2561212A1 publication Critical patent/EP2561212A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/44—Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston
    • F02M59/46—Valves
    • F02M59/462—Delivery valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M59/44—Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/02—Fuel-injection apparatus having means for reducing wear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/03—Fuel-injection apparatus having means for reducing or avoiding stress, e.g. the stress caused by mechanical force, by fluid pressure or by temperature variations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/80—Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly
    • F02M2200/8069—Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly involving removal of material from the fuel apparatus, e.g. by punching, hydro-erosion or mechanical operation

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure pump, in particular a radial or
  • the invention relates to the field of fuel pumps for fuel injection systems of air-compression, self-igniting internal combustion engines.
  • a high-pressure pump of a fuel injection device for an internal combustion engine has a housing in which a drive shaft is arranged.
  • the drive shaft is rotatably mounted in the housing and is driven in rotation by an internal combustion engine.
  • the high-pressure pump has a plurality of pump elements arranged in the housing, each having a pump piston which is driven by the polygon ring in a lifting movement in the radial direction to the axis of rotation of the drive shaft.
  • the pump piston is guided in a cylinder bore in the housing or an insert in the housing tightly displaceable and limited with its side facing away from the transmission element in the
  • the pump working chamber has a connection with a fuel feed, for example a feed pump, via a fuel feed channel running in the housing.
  • a fuel feed for example a feed pump
  • a fuel feed channel running in the housing.
  • an inlet valve opening into the pump working space is arranged, which has a spring-loaded valve member.
  • the pump working space also has a housing extending in the fuel drain passage in communication with an outlet, which is connected for example with a memory.
  • Fuel drain passage in the pump working space is arranged an opening out of the pump working chamber exhaust valve, which also has a spring-loaded valve member.
  • the high pressure pump according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that an embodiment is improved. Specifically, a mechanical load capacity can be improved by an optimized design in the region of the pump working space, so that the high-pressure pump is also suitable for larger pressures.
  • Direction valve leads and that during a delivery stroke of the pump piston, a delivery of fuel through the directional valve is possible.
  • the pump piston is driven by the drive shaft, with the pump piston reciprocating in the cylinder bore.
  • fuel is delivered from the pump working space via the fuel passage and the directional valve.
  • the pre-rounding of the mouth region between the fuel channel and the cylinder bore ensures a high mechanical load capacity. As a result, the robustness can be increased and / or the field of application can be extended with regard to high pressures.
  • the pre-rounding configured in the mouth region is at least substantially executed prior to hardening.
  • a post-rounding is configured at the mouth region in a hardened state.
  • the pre-rounding can be configured, for example, by a machining process.
  • Machining can also be carried out in the hard state, for example by grinding, pressure flow lapping (AFM) or by electrochemical removal (ECM).
  • AFM pressure flow lapping
  • ECM electrochemical removal
  • the pre-rounding of the mouth region is at least
  • a major axis of the ellipsoid is preferably located on an axis of the fuel channel.
  • the fuel channel may be configured through a bore.
  • the axis of the fuel channel is preferably perpendicular to an axis of the pump assembly, along which
  • Fuel channel preferably oriented perpendicular to the cylinder bore.
  • the axis of the fuel channel can meet here on the axis of the cylinder bore of the pump assembly. This results in an advantageous Verschneidungsform by the
  • Pre-rounding can be rounded evenly. This results in symmetrical force relationships and thus a high mechanical load capacity of the high-pressure pump in the region of the pump working space.
  • a mean radius of curvature of the post-rounding is set much smaller than a mean radius of curvature of the pre-rounding.
  • suitable transitions can be created by a varying radius of curvature.
  • Fig. 1 is a high-pressure pump in an excerpt, schematic, axial
  • Fig. 2 in Fig. 1 denoted by II section of a high-pressure pump according to a second embodiment of the invention
  • Fig. 3 shows the detail shown in Fig. 2 of a high-pressure pump from the III
  • FIG. 1 shows a high-pressure pump 1 in a partial, schematic, axial sectional view according to a first embodiment of the invention.
  • the high pressure pump 1 can be configured in particular as a radial or inline piston pump.
  • the high-pressure pump 1 is suitable as a fuel pump for
  • a preferred use of the high pressure pump 1 is for a fuel injection system having a fuel rail which stores diesel fuel under high pressure.
  • the high-pressure pump 1 according to the invention is also suitable for others
  • the high pressure pump 1 has a multi-part pump housing, wherein a cylinder head 2 is shown in fragmentary form.
  • the cylinder head 2 comprises a projection 3, which protrudes into a bore of a housing part of the high-pressure pump 1.
  • a drive shaft 4 is arranged and stored.
  • the drive shaft 4 has a cam 5, which rotates in operation together with the drive shaft 4 about a rotation axis 6 of the drive shaft 4.
  • the cam 5 can also be configured as a multiple cam or formed by an eccentric portion of the drive shaft 4.
  • further cams may be provided on the drive shaft 4, which are designed according to the cam 5.
  • the high-pressure pump 1 has a pump assembly 7, which is assigned to the cam 5.
  • the cam 5 drives the pump assembly 7 in a suitable manner.
  • a roller which is mounted in a roller shoe, on a
  • the high-pressure pump 1 may also have other pump assemblies that the high-pressure pump 1 may also have other pump assemblies that the high-pressure pump 1 may also have other pump assemblies that the high-pressure pump 1 may also have other pump assemblies that the high-pressure pump 1 may also have other pump assemblies that the high-pressure pump 1 may also have other pump assemblies that the high-pressure pump 1 may also have other pump assemblies that the high-pressure pump 1 may also have other pump assemblies that the high-pressure pump 1 may also have other pump assemblies that the
  • Cam 5 or another cam are assigned. Depending on the configuration, a radial or inline piston pump can thereby be realized.
  • the pump assembly 7 has a pump piston 8 which is arranged in a cylinder bore 9 of the cylinder head 2.
  • the cylinder bore 9 has an axis 10. Through the axis 10 of the cylinder bore 9 is an axis 10 of the pump assembly. 7
  • the pump piston 8 can be actuated along the axis 10. In this case takes place in the direction of 1 1 actuation of the pump piston 8 by a stroke of the cam 5.
  • a provision of the pump piston 8 against the direction of 1 1 can be realized for example via a plunger spring. If the pump piston 8 is adjusted in the direction of 1 1, then this corresponds to a delivery stroke of the pump piston 8. When the pump piston 8 is adjusted against the direction 1 1, this corresponds to a suction stroke of the pump piston 8.
  • An end face 15 of the pump piston 8 limited in the cylinder bore 9 a
  • the cylinder bore 9 in this case a step 17. Furthermore, a fuel channel 18 is provided, via which fuel into the pump working space 16 can be guided. In the fuel channel 18, an inlet valve 19 is arranged, which is designed as a directional valve 19. At a suction stroke of the
  • Fuel channel 18 fuel from a prefeed pump or the like in the
  • a fuel passage 20 is configured in the cylinder head 2 of the high pressure pump 1.
  • the fuel passage 20 leads to an exhaust valve 21, which serves as
  • Directional valve 21 is configured.
  • the exhaust valve 21 may be configured in a suitable manner in the cylinder head 2. Thereby, the exhaust valve 21 in the
  • Cylinder head 2 to be integrated.
  • other embodiments are conceivable.
  • the fuel channel 20 is configured in this embodiment by a bore. As a result, the fuel channel 20 is configured by a cylindrical recess. An axis 22 of the fuel channel 20 strikes the axis 10 of the pump assembly 7. In addition, an angle 23 of at least approximately 90 ° is formed between the axis 22 of the fuel channel 20 and the axis 10 of the pump assembly 7.
  • the fuel channel 20 has a diameter d s .
  • the fuel channel 20 opens into an opening region 24 in the pump working chamber 16.
  • the mouth region 24 is provided between the fuel channel 20 and the cylinder bore 9.
  • Mouth region 24 is a Vorverrundung 25 configured.
  • the pre-rounding 25 is configured in this embodiment on the cylinder head 2.
  • the pre-rounding 25 is configured in this embodiment on the cylinder head 2.
  • Vorverrundung 25 preferably formed on the still during processing as a soft part cylinder head 2.
  • a machining process can be used.
  • the pre-rounding 25 can be produced at least partially by milling.
  • the pre-rounding 25 is configured as a partial surface of a sphere with a radius R 3 .
  • Intersection edge 27 results with respect to the fuel channel 20.
  • Verschneidungskanten 26, 27 are configured Nachverrundungen.
  • a subsequent rounding with a radius Ri is configured at the intersection edge 27.
  • a post-rounding with the radius R 2 is configured at the intersection edge 26.
  • the recalculation of the intersection edges 26, 27 can already take place on the hard part during the production of the cylinder head 2.
  • the configuration of the post-rounding with the radii R- 1 and R 2 can be done by grinding, AFM or ECM.
  • Electrochemical ablation is an abrasive manufacturing process that is particularly used for deburring. Depending on the application, the electrochemical removal can also take place in the micrometer range. When electrochemical ablation no contact between the tool and the cylinder head 2 is required.
  • the cylinder head 2 can serve as an anode while the tool serves as a cathode.
  • the abrasive abrasive particles contained in the medium for the pressure lapping can be adapted to the particular application.
  • each of the radii R- 1 , R 2 at the intersection edges 26, 27 given significantly smaller than the radius R 3 of the pre-rounding 25 Fig. 2 shows the designated in Fig. 1 with II section of a high-pressure pump 1 according to a second embodiment.
  • the pre-rounding 25 is configured as an at least approximately conical pre-rounding 25.
  • the transitions at the edges 26, 27 are rounded here.
  • the transition from the conical pre-rounding 25 in the pump chamber 16 at the edge 26 is designed with a radius R 2 .
  • Fuel channel 20 at the edge 27 is configured with a radius Ri.
  • a radius 30 of the pre-rounding 25 is in this case adapted to the diameter d s of the fuel channel 20.
  • the radius 30 is set approximately half as large as the diameter d s .
  • One Radius 31 of the pre-rounding 25 is set larger than the radius 30. This results in a cone opening from the fuel channel 20 to the pump working chamber 16.
  • Fig. 3 shows the detail shown in Fig. 2 of a high-pressure pump 1 according to a third embodiment of the viewing direction indicated by III.
  • the pre-rounding 25 is designed asymmetrically.
  • a radius R 4 and a radius R 6 are given.
  • the radius R 6 is at least approximately half the diameter d s of the fuel channel 20.
  • the radius R 4 is greater than the radius R 6 .
  • the resulting intersection edges 26, 27 are rounded.
  • the pre-rounding 25 can be designed as a partial surface of an ellipsoid. Furthermore, the pre-rounding 25 can also be designed as a distorted cone. In this case, in relation to the respective application and the prevailing flow conditions and / or the mechanical load capacity of the cylinder head 2 in the region of the pump working chamber 16, in particular of the mouth region 24, an advantageous adaptation can take place.
  • each of the radii R 4 and R 6 is given significantly larger than each of the radii R- 1 and R 2 .
  • a cost pre-rounding 25 can be configured in the mouth region 24 of the fuel channel 20, which leads to the outlet valve 21, a cost pre-rounding 25 can be configured.
  • a mechanical Vorverrundung 25 can be incorporated, for example by means of a cutter in the soft tissue.
  • an optimized embodiment of the pre-rounding 25 with relatively low cost is possible.
  • the pre-rounding 25 by subsequent rounding, that is, by Nachverrundept be optimized. In this case, even small radii R- 1 , R 2 can be generated to round off the intersection edges 26, 27.
  • the post-rounding can be carried out in an advantageous manner only on the hard part by grinding, AFM or ECM.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
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Abstract

Eine Hochdruckpumpe (1), die insbesondere als Radial- oder Reihenkolbenpumpe für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen dient, umfasst eine Pumpenbaugruppe (7) und eine Antriebswelle (4). Die Pumpenbaugruppe (7) weist eine Zylinderbohrung (9) und einen in der Zylinderbohrung (9) geführten Pumpenkolben (8) auf. Dabei begrenzt der Pumpenkolben (8) in einer Zylinderbohrung (9) einen Pumpenarbeitsraum (16). Ferner ist ein Brennstoffkanal (20) vorgesehen, der in den Pumpenarbeitsraum (16) mündet. An einem zwischen dem Brennstoffkanal (20) und der Zylinderbohrung (9) vorgesehenen Mündungsbereich (24) ist eine Vorverrundung (25) ausgestaltet.

Description

Beschreibung
Titel
Hochdruckpumpe Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe, insbesondere eine Radial- oder
Reihenkolbenpumpe. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Brennstoffpumpen für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen.
Aus der DE 103 55 030 A1 ist eine Hochdruckpumpe einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine bekannt. Hierbei weist die Hochdruckpumpe ein Gehäuse auf, in dem eine Antriebswelle angeordnet ist. Die Antriebswelle ist im Gehäuse drehbar gelagert und wird durch eine Brennkraftmaschine rotierend angetrieben. Hierbei weist die
Antriebswelle einen exzentrisch zu ihrer Drehachse ausgebildeten Wellenabschnitt auf, auf dem ein Übertragungselement in Form eines Polygonrings drehbar gelagert ist. Die Hochdruckpumpe weist mehrere im Gehäuse angeordnete Pumpenelemente mit jeweils einem Pumpenkolben auf, der durch den Polygonring in einer Hubbewegung in radialer Richtung zur Drehachse der Antriebswelle angetrieben wird. Der Pumpenkolben ist in einer Zylinderbohrung im Gehäuse oder einem Einsatz im Gehäuse dicht verschiebbar geführt und begrenzt mit seiner dem Übertragungselement abgewandten Stirnseite in der
Zylinderbohrung einen Pumpenarbeitsraum. Der Pumpenarbeitsraum weist über einen im Gehäuse verlaufenden Kraftstoffzulaufkanal eine Verbindung mit einem Kraftstoffzulauf, beispielsweise einer Förderpumpe, auf. An der Mündung des Kraftstoffzulaufkanals in den Pumpenarbeitsraum ist ein in den Pumpenarbeitsraum öffnendes Einlassventil angeordnet, das ein federbelastetes Ventilglied aufweist. Der Pumpenarbeitsraum weist außerdem über einen im Gehäuse verlaufenden Kraftstoffablaufkanal eine Verbindung mit einem Auslass auf, der beispielsweise mit einem Speicher verbunden ist. An der Mündung des
Kraftstoffablaufkanals in den Pumpenarbeitsraum ist ein aus dem Pumpenarbeitsraum öffnendes Auslassventil angeordnet, das ebenfalls ein federbelastetes Ventilglied aufweist.
Die aus der DE 103 55 030 A1 bekannte Hochdruckpumpe hat den Nachteil, dass ein Anwendungsbereich im Hinblick auf sehr hohe Drücke begrenzt ist. Hierbei ist die Hochdruckbeständigkeit beispielsweise im Bereich der Mündung des Kraftstoffablaufkanals in den Pumpenarbeitsraum begrenzt, wobei es in diesem Bereich zu Beschädigungen des Gehäuses kommen kann. Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Hochdruckpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine Ausgestaltung verbessert ist. Speziell kann durch eine optimierte Ausgestaltung im Bereich des Pumpenarbeitsraums eine mechanische Belastbarkeit verbessert werden, so dass die Hochdruckpumpe auch für größere Drücke geeignet ist.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Hochdruckpumpe möglich. Vorteilhaft ist es, dass der Brennstoffkanal von einem Pumpenarbeitsraum zu einem
Richtungsventil führt und dass bei einem Förderhub des Pumpenkolbens eine Förderung von Brennstoff über das Richtungsventil ermöglicht ist. Im Betrieb wird der Pumpenkolben von der Antriebswelle angetrieben, wobei sich der Pumpenkolben in der Zylinderbohrung hin und her bewegt. Während eines Förderhubs des Pumpenkolbens wird Brennstoff aus dem Pumpenarbeitsraum über den Brennstoffkanal und das Richtungsventil gefördert. Durch die Vorverrundung des Mündungsbereichs zwischen dem Brennstoffkanal und der Zylinderbohrung ist eine hohe mechanische Belastbarkeit gewährleistet. Hierdurch kann die Robustheit gesteigert und/oder der Anwendungsbereich im Hinblick auf hohe Drücke erweitert werden.
Vorteilhaft ist es auch, dass die im Mündungsbereich ausgestaltete Vorverrundung zumindest im Wesentlichen vor einer Härtung ausgeführt ist. Ferner ist es zusätzlich oder alternativ von Vorteil, dass an dem Mündungsbereich in einem gehärteten Zustand eine Nachverrundung ausgestaltet ist. Die Vorverrundung kann beispielsweise durch ein spanabhebendes Härtungsverfahren ausgestaltet sein. Beispielsweise kann durch Fräsen vor einer Härtung die Vorverrundung des Mündungsbereichs ausgestaltet werden. Die Bearbeitung kann auch im harten Zustand erfolgen, beispielsweise durch Schleifen, Druckfließläppen (AFM) oder durch elektrochemisches Abtragen (ECM). In vorteilhafter Weise wird hierbei zunächst ein Weichteil mit der Vorverrundung hergestellt. Dann erfolgt eine Härtung und anschließend kann eine Nachbearbeitung erfolgen, die ein
Nachverrunden des Mündungsbereichs umfasst. In vorteilhafter Weise ist die Vorverrundung des Mündungsbereichs zumindest
abschnittsweise entsprechend einer Teiloberfläche eines Ellipsoids ausgestaltet. Speziell kann die Vorverrundung des Mündungsbereichs abschnittsweise entsprechend einer Teiloberfläche einer Kugel ausgestaltet sein. Eine Hauptachse des Ellipsoids liegt hierbei vorzugsweise auf einer Achse des Brennstoffkanals. Speziell kann der Brennstoffkanal durch eine Bohrung ausgestaltet sein. Außerdem ist die Achse des Brennstoffkanals vorzugsweise senkrecht zu einer Achse der Pumpenbaugruppe, entlang der der
Pumpenkolben bewegbar in der Zylinderbohrung geführt ist. Hierdurch ist der
Brennstoffkanal vorzugsweise senkrecht zu der Zylinderbohrung orientiert. Die Achse des Brennstoffkanals kann hierbei auf die Achse der Zylinderbohrung der Pumpenbaugruppe treffen. Hierdurch ergibt sich eine vorteilhafte Verschneidungsform, die durch die
Vorverrundung gleichmäßig verrundet werden kann. Hierdurch ergeben sich symmetrische Kraftverhältnisse und somit eine hohe mechanische Belastbarkeit der Hochdruckpumpe im Bereich des Pumpenarbeitsraums.
In vorteilhafter Weise ist ein mittlerer Krümmungsradius der Nachverrundung deutlich kleiner vorgegeben als ein mittlerer Krümmungsradius der Vorverrundung. Hierbei können auch geeignete Übergänge durch einen variierenden Krümmungsradius geschaffen werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Hochdruckpumpe in einer auszugsweise, schematischen, axialen
Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 2 den in Fig. 1 mit II bezeichneten Ausschnitt einer Hochdruckpumpe entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung und
Fig. 3 den in Fig. 2 gezeigten Ausschnitt einer Hochdruckpumpe aus der mit III
bezeichneten Blickrichtung entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung Fig. 1 zeigt eine Hochdruckpumpe 1 in einer auszugsweisen, schematischen, axialen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Hochdruckpumpe 1 kann insbesondere als Radial- oder Reihenkolbenpumpe ausgestaltet sein. Speziell eignet sich die Hochdruckpumpe 1 als Brennstoffpumpe für
Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen. Ein bevorzugter Einsatz der Hochdruckpumpe 1 besteht für eine Brennstoffeinspritzanlage mit einer Brennstoffverteilerleiste, die Dieselbrennstoff unter hohem Druck speichert. Die erfindungsgemäße Hochdruckpumpe 1 eignet sich jedoch auch für andere
Anwendungsfälle.
Die Hochdruckpumpe 1 weist ein mehrteiliges Pumpengehäuse auf, wobei ein Zylinderkopf 2 ausschnittsweise dargestellt ist. Der Zylinderkopf 2 umfasst einen Ansatz 3, der in eine Bohrung eines Gehäuseteils der Hochdruckpumpe 1 ragt. Innerhalb des Gehäuses ist eine Antriebswelle 4 angeordnet und gelagert. Die Antriebswelle 4 weist einen Nocken 5 auf, der im Betrieb zusammen mit der Antriebswelle 4 um eine Drehachse 6 der Antriebswelle 4 rotiert. Der Nocken 5 kann auch als Mehrfachnocken ausgestaltet sein oder durch einen exzentrischen Abschnitt der Antriebswelle 4 gebildet sein. Außerdem können an der Antriebswelle 4 auch weitere Nocken vorgesehen sein, die entsprechend dem Nocken 5 ausgestaltet sind.
Die Hochdruckpumpe 1 weist eine Pumpenbaugruppe 7 auf, die dem Nocken 5 zugeordnet ist. Im Betrieb treibt der Nocken 5 auf geeignete Weise die Pumpenbaugruppe 7 an. Hierfür kann beispielsweise eine Laufrolle, die in einem Rollenschuh gelagert ist, auf einer
Lauffläche des Nockens 5 laufen.
Die Hochdruckpumpe 1 kann auch weitere Pumpenbaugruppen aufweisen, die dem
Nocken 5 oder einem weiteren Nocken zugeordnet sind. Je nach Ausgestaltung kann hierdurch eine Radial- oder Reihenkolbenpumpe verwirklicht werden. Die Pumpenbaugruppe 7 weist einen Pumpenkolben 8 auf, der in einer Zylinderbohrung 9 des Zylinderkopfes 2 angeordnet ist. Die Zylinderbohrung 9 weist eine Achse 10 auf. Durch die Achse 10 der Zylinderbohrung 9 ist eine Achse 10 der Pumpenbaugruppe 7
vorgegeben. Der Pumpenkolben 8 ist entlang der Achse 10 betätigbar. Hierbei erfolgt eine in der Richtung 1 1 erfolgende Betätigung des Pumpenkolbens 8 durch einen Hub des Nockens 5. Eine Rückstellung des Pumpenkolbens 8 entgegen der Richtung 1 1 kann beispielsweise über eine Stößelfeder realisiert sein. Wenn der Pumpenkolben 8 in der Richtung 1 1 verstellt wird, dann entspricht dies einem Förderhub des Pumpenkolbens 8. Wenn der Pumpenkolben 8 entgegen der Richtung 1 1 verstellt wird, dann entspricht dies einem Saughub des Pumpenkolbens 8. Eine Stirnseite 15 des Pumpenkolbens 8 begrenzt in der Zylinderbohrung 9 einen
Pumpenarbeitsraum 16. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Zylinderbohrung 9 hierbei eine Stufe 17 auf. Ferner ist ein Brennstoffkanal 18 vorgesehen, über den Brennstoff in den Pumpenarbeitsraum 16 führbar ist. In dem Brennstoffkanal 18 ist ein Einlassventil 19 angeordnet, das als Richtungsventil 19 ausgestaltet ist. Bei einem Saughub des
Pumpenkolbens 8 entgegen der Richtung 1 1 wird Brennstoff über den Brennstoffkanal 18 und das Einlassventil 19 in den Pumpenarbeitsraum 16 geführt. Hierfür kann der
Brennstoffkanal 18 Brennstoff von einer Vorförderpumpe oder dergleichen in den
Pumpenarbeitsraum 16 führen. Außerdem ist in dem Zylinderkopf 2 der Hochdruckpumpe 1 ein Brennstoffkanal 20 ausgestaltet. Der Brennstoffkanal 20 führt zu einem Auslassventil 21 , das als
Richtungsventil 21 ausgestaltet ist. Hierbei kann das Auslassventil 21 auf geeignete Weise in dem Zylinderkopf 2 ausgestaltet sein. Dadurch kann das Auslassventil 21 in den
Zylinderkopf 2 integriert werden. Es sind allerdings auch andere Ausgestaltungen denkbar.
Der Brennstoffkanal 20 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Bohrung ausgestaltet. Hierdurch ist der Brennstoffkanal 20 durch eine zylinderförmige Ausnehmung ausgestaltet. Eine Achse 22 des Brennstoffkanals 20 trifft auf die Achse 10 der Pumpenbaugruppe 7. Außerdem ist zwischen der Achse 22 des Brennstoffkanals 20 und der Achse 10 der Pumpenbaugruppe 7 ein Winkel 23 von zumindest näherungsweise 90° gebildet.
Der Brennstoffkanal 20 weist einen Durchmesser ds auf. Der Brennstoffkanal 20 mündet in einem Mündungsbereich 24 in den Pumpenarbeitsraum 16. Der Mündungsbereich 24 ist zwischen dem Brennstoffkanal 20 und der Zylinderbohrung 9 vorgesehen. In dem
Mündungsbereich 24 ist eine Vorverrundung 25 ausgestaltet. Die Vorverrundung 25 ist in diesem Ausführungsbeispiel an dem Zylinderkopf 2 ausgestaltet. Hierbei wird die
Vorverrundung 25 vorzugsweise an dem während der Verarbeitung noch als Weichteil ausgebildeten Zylinderkopf 2 ausgebildet. Hierfür kann ein spanabhebendes Verfahren zum Einsatz kommen. Beispielsweise kann die Vorverrundung 25 zumindest teilweise durch Fräsen hergestellt werden.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Vorverrundung 25 als Teilfläche einer Kugel mit einem Radius R3 ausgestaltet. Bei der Ausgestaltung der Vorverrundung 25 ergeben sich Übergangskanten 26, 27 in Form von Verschneidungskanten 26, 27. Die
Verschneidungskante 26 ergibt sich hierbei in Bezug auf die Zylinderbohrung 9. Die
Verschneidungskante 27 ergibt sich in Bezug auf den Brennstoffkanal 20. An den
Verschneidungskanten 26, 27 sind Nachverrundungen ausgestaltet. Hierbei ist an der Verschneidungskante 27 eine Nachverrundung mit einem Radius Ri ausgestaltet. An der Verschneidungskante 26 ist eine Nachverrundung mit dem Radius R2 ausgestaltet. Die Nachverrundung der Verschneidungskanten 26, 27 kann während der Herstellung des Zylinderkopfs 2 bereits am Hartteil erfolgen. Beispielsweise kann die Ausgestaltung der Nachverrundungen mit den Radien R-ι und R2 durch Schleifen, AFM oder ECM erfolgen.
Das elektrochemische Abtragen (ECM) ist ein abtragendes Fertigungsverfahren, das insbesondere zum Entgraten dient. Das elektrochemische Abtragen kann hierbei je nach Anwendungsfall auch im Mikrometerbereich erfolgen. Beim elektrochemischen Abtragen ist kein Kontakt zwischen dem Werkzeug und dem Zylinderkopf 2 erforderlich.
Werkstoffeigenschaften wie Härte oder Zähigkeit haben hierbei in der Regel keinen wesentlichen Einfluss auf die Herstellung. Beispielsweise kann der Zylinderkopf 2 als Anode dienen, während das Werkzeug als Kathode dient.
Beim Druckfließläppen (AFM) kann eine präzise Verrundung der Verschneidungskanten 26, 27 erfolgen. Hierbei können auch schwer zugängliche Stellen bearbeitet werden. Bei der Bearbeitung mit dem Druckfliesläppverfahren ergibt sich eine Verbesserung der
Oberflächenstruktur, insbesondere eine Verminderung der Oberflächenrauhigkeit. Hierbei ist ein Entgraten, Verrunden und Polieren mit hoher Präzision möglich. Die abrasiven Schleifkörper, die in dem Medium für das Druckfließläppen enthalten sind, können hierbei an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden.
In diesem Ausführungsbeispiel ist jeder der Radien R-ι, R2 an den Verschneidungskanten 26, 27 deutlich kleiner vorgegeben als der Radius R3 der Vorverrundung 25. Fig. 2 zeigt den in Fig. 1 mit II bezeichneten Ausschnitt einer Hochdruckpumpe 1 entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Vorverrundung 25 als zumindest näherungsweise konische Vorverrundung 25 ausgestaltet. Die Übergänge an den Kanten 26, 27 sind hierbei nachverrundet. Der Übergang von der konischen Vorverrundung 25 in den Pumpenarbeitsraum 16 an der Kante 26 ist mit einem Radius R2 ausgestaltet. Der Übergang von der konischen Vorverrundung 25 auf den
Brennstoffkanal 20 an der Kante 27 ist mit einem Radius Ri ausgestaltet. Ein Radius 30 der Vorverrundung 25 ist hierbei an den Durchmesser ds des Brennstoffkanals 20 angepasst. Hierbei ist der Radius 30 ungefähr halb so groß vorgegeben wie der Durchmesser ds. Ein Radius 31 der Vorverrundung 25 ist größer vorgegeben als der Radius 30. Dadurch ergibt sich ein von dem Brennstoffkanal 20 zu dem Pumpenarbeitsraum 16 hin öffnender Konus. Somit werden günstige Strömungsverhältnisse während des Förderhubs des
Pumpenkolbens 8 erreicht.
Fig. 3 zeigt den in Fig. 2 dargestellten Ausschnitt einer Hochdruckpumpe 1 entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel aus der mit III bezeichneten Blickrichtung. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Vorverrundung 25 asymmetrisch ausgestaltet. Hierbei sind ein Radius R4 und ein Radius R6 vorgegeben. Der Radius R6 ist zumindest näherungsweise halb so groß wie der Durchmesser ds des Brennstoffkanals 20. Der Radius R4 ist größer als der Radius R6. Die sich ergebenden Verschneidungskanten 26, 27 sind nachverrundet.
Die Vorverrundung 25 kann als Teilfläche eine Ellipsoids ausgestaltet sein. Ferner kann die Vorverrundung 25 auch als verzerrter Konus ausgestaltet sein. Hierbei kann in Bezug auf den jeweiligen Anwendungsfall und die herrschenden Strömungsverhältnisse und/oder die mechanische Belastbarkeit des Zylinderkopfs 2 im Bereich des Pumpenarbeitsraums 16, insbesondere des Mündungsbereichs 24, eine vorteilhafte Anpassung erfolgen.
Für die Verschneidungskanten 26, 27 können Nachverrundungen mit den Radien R-ι und R2 zum Einsatz kommen, wie es anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben ist. In diesem Fall ist jeder der Radien R4 und R6 deutlich größer vorgegeben als jeder der Radien R-ι und R2.
Somit kann im Mündungsbereich 24 des Brennstoffkanals 20, der zu dem Auslassventil 21 führt, eine kostengünstige Vorverrundung 25 ausgestaltet werden. Hierbei kann eine mechanische Vorverrundung 25 beispielsweise mittels eines Fräsers in das Weichteil eingearbeitet werden. Dadurch ist eine optimierte Ausgestaltung der Vorverrundung 25 mit relativ niedrigen Kosten möglich. Ferner kann die Vorverrundung 25 durch nachträgliche Verrundungen, das heißt durch Nachverrundungen, optimiert werden. Hierbei können noch kleine Radien R-ι, R2 erzeugt werden, um die Verschneidungskanten 26, 27 abzurunden.
Das Nachverrunden kann hierbei in vorteilhafter Weise erst am Hartteil durch Schleifen, AFM oder ECM erfolgen.
Somit ist eine kostengünstige Ausgestaltung der Vorverrundung 25 mit eventuellen
Nachverrundungen möglich, die auch für sehr hohe Drücke geeignet ist. Speziell besteht eine vorteilhafte Eignung für sehr hohe Drücke, wie sie bei Common-Rail-Anwendungen von Vorteil sind. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.

Claims

Ansprüche
1. Hochdruckpumpe (1 ), insbesondere Radial- oder Reihenkolbenpumpe, für
Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen, mit zumindest einer Pumpenbaugruppe (7) und einer Antriebswelle (4), wobei die
Pumpenbaugruppe (7) eine Zylinderbohrung (9) und einen in der Zylinderbohrung (9) geführten Pumpenkolben (8) aufweist, wobei der Pumpenkolben (8) in der Zylinderbohrung (9) einen Pumpenarbeitsraum (16) begrenzt, wobei zumindest ein Brennstoffkanal (20) vorgesehen ist, der in den Pumpenarbeitsraum (16) mündet, und wobei an einem zwischen dem Brennstoffkanal (20) und der Zylinderbohrung (9) vorgesehenen Mündungsbereich (24) eine Vorverrundung (25) ausgestaltet ist.
2. Hochdruckpumpe nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Brennstoffkanal (20) von dem Pumpenarbeitsraum (16) zu einem Richtungsventil (21 ) führt und dass bei einem Förderhub des Pumpenkolbens (8) eine Förderung von Brennstoff über das Richtungsventil (21 ) ermöglicht ist.
3. Hochdruckpumpe nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die im Mündungsbereich (24) ausgestaltete Vorverrundung (25) zumindest im
Wesentlichen vor einer Härtung ausgeführt ist und/oder dass an dem Mündungsbereich (24) in einem gehärteten Zustand eine Nachverrundung ausgestaltet ist.
4. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorverrundung (25) des Mündungsbereichs (24) vor einer Härtung durch zumindest ein spanabhebendes Herstellungsverfahren, insbesondere Fräsen, ausgestaltet ist und/oder dass der Mündungsbereich (24) nach einer Härtung durch Schleifen, AFM und/oder ECM bearbeitet ist.
5. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorverrundung (25) des Mündungsbereichs (24) zumindest abschnittsweise zumindest näherungsweise entsprechend einer Teiloberfläche eines Ellipsoids ausgestaltet ist.
6. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorverrundung (25) des Mündungsbereichs (24) zumindest abschnittsweise zumindest näherungsweise entsprechend einer Teiloberfläche einer Kugel ausgestaltet ist.
7. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorverrundung (25) des Mündungsbereichs (24) zumindest abschnittsweise zumindest näherungsweise konisch ausgestaltet ist.
8. Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass durch die im Mündungsbereich (24) ausgestaltete Vorverrundung (25) zumindest eine Übergangskante (26, 27) gebildet ist und dass die Übergangskante (26, 27) nachverrundet ist.
9. Hochdruckpumpe nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Nachverrundung der Übergangskante (26, 27) durch AFM, ECM und/oder Schleifen ausgestaltet ist.
10. Hochdruckpumpe nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein mittlerer Krümmungsradius (R-i , R2) der Nachverrundung deutlich kleiner ist als ein mittlerer Krümmungsradius (R3, R4, R6, 30, 31 ) der Vorverrundung (25).
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